紡織車間實時數據采集系統的制作方法

本發明涉及紡織車間數據采集領域，尤其涉及一種紡織車間實時數據采集系統。

背景技術：

紡織車間是一種典型的設備密集型場所，織機的數量可能上千臺，每臺織機的工作狀態需要實時數據采集，同時，大型紡織車間也需要各類不同的操作人員參與設備操作、儀器讀表和人員管理等活動，傳統的設備和人員數據現場采集模式不僅浪費人力物力，而且實時性不強，采集效果不夠理想，在當前數據采集模式網絡化的發展趨勢下，如何將計算機測控技術、網絡技術合理地運用到紡織行業，是數據采集設備廠商急需解決的問題之一。

現有技術中也存在一些應用計算機網絡的紡織車間數據采集方案，但是這些方案數據采集點過于分散，例如，有的數據采集方案只采集設備運營狀況，有的數據采集方案只采集人員進出情況，而沒有將設備的數據采集和人員信息的數據采集結合在一起，同時，現有的各個數據采集方案對設備和人員的采集結果精度不高，無法滿足紡織車間管理方的數據采集要求。

因此，需要一種新的紡織車間實時數據采集系統，將對紡織車間內部各個織機的數據采集與各類人員的數據采集集成在一起，同時能夠提高采集的數據的精度和實時性，為紡織車間管理方的管理提供重要參考數據。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提供了一種紡織車間實時數據采集系統，改造現有的過于分散的數據采集模式，對每一個織機的織布長度和運行效率制定合理的運算方案，以獲得更高精度的采集數據，同時引用采集效果更直接的圖像采集和識別技術對紡織車間內的各類人員數量進行識別和統計，將系統的采集面覆蓋紡織車間內的所有織機和所有人群。

根據本發明的一方面，提供了一種紡織車間實時數據采集系統，所述數據采集系統包括人員信息采集設備、計算機控制設備、多個產量采集設備和多個運行效率采集設備，所述人員信息采集設備用于采集紡織車間內各類人群的當前數量，每一個產量采集設備設置在一臺織機上，用于采集對應織機的生產布長，每一個運行效率采集設備設置在一臺織機上，用于采集對應織機的運行效率，所述計算機控制設備與所述人員信息采集設備、所述多個產量采集設備和所述多個運行效率采集設備分別連接，基于所述人員信息采集設備、所述多個產量采集設備和所述多個運行效率采集設備的采集結果確定報警策略。

更具體地，在所述紡織車間實時數據采集系統中，還包括：無線通信接口，與遠端的紡織車間管理平臺通過無線通信鏈路實現數據收發；U盤通信接口，用于插入外部U盤，接收所述外部U盤內置的各類人群的圖像模板，所述各類人群的圖像模板為對穿有所述紡織車間的不同類別預設衣裝的操作人員拍攝所得圖像進行模板化處理后獲得，用于識別紡織車間內的不同類別的操作人員；存儲器，與所述U盤通信接口連接，以接收所述各類人群的圖像模板，還用于存儲預設織機緯密、人員上限灰度閾值、人員下限灰度閾值、預定最少布長閾值和預定最小運行效率，所述人員上限灰度閾值和所述人員下限灰度閾值用于將圖像中的操作人員和背景分離；每一個產量采集設備與所述存儲器連接，包括打緯次數采集器、第一計時器和運算邏輯器件，所述打緯次數采集器用于采集對應織機的打緯次數，所述第一計時器用于為所述每一個產量采集設備的布長采集實時計時，所述運算邏輯器件與所述存儲器、所述打緯次數采集器和所述第一計時器分別連接，計算對應織機每小時的生產布長，所述對應織機每小時的生產布長為預設織機緯密與對應織機每小時的打緯次數的乘積；每一個運行效率采集設備包括經停次數采集器、緯停次數采集器、第二計時器和微處理器，所述經停次數采集器用于采集對應織機的經停次數，所述緯停次數采集器用于采集對應織機的緯停次數，所述第二計時器用于為所述每一個運行效率采集設備的運行效率采集實時計時，所述微處理器與所述經停次數采集器、所述緯停次數采集器和所述第二計時器分別連接，基于每小時的對應織機的經停次數和緯停次數計算對應織機的運行效率；所述人員信息采集設備包括多個圖像識別器和一個加法器，每一個圖像識別器位于所述紡織車間的不同角落位置上方，用于采集負責區域內的各類人群的當前數量；每一個圖像識別器包括圖像采集單元、預處理單元、人員分割單元和模板匹配單元，所述圖像采集單元用于采集其所在圖像識別器的負責區域內的區域圖像，所述預處理單元與所述圖像采集單元連接，用于對所述區域圖像按順序依次執行灰度化和自適應遞歸濾波處理，以輸出濾波后的圖像，所述人員分割單元與所述存儲器和所述預處理單元分別連接，以將濾波后的圖像中灰度值在所述人員上限灰度閾值和所述人員下限灰度閾值之間的像素識別并組成多個人員子圖像，所述模板匹配單元與所述存儲器和所述人員分割單元分別連接，以將每一個人員子圖像與所述各類人群的圖像模板逐一匹配，匹配成功則確定所述每一個人員子圖像對應的人員類型，匹配失敗則確定所述每一個人員子圖像對應的是外來人員，所述加法器與每一個圖像識別器的模板匹配單元連接，累計各類人群的當前數量，所述各類人群包括外來人員和不同類別的操作人員；所述計算機控制設備與存儲器、每一個產量采集設備的運算邏輯器件、每一個運行效率采集設備的微處理器和加法器分別連接，當存在運算邏輯器件輸出的生產布長小于等于預定最少布長閾值時，發出織機織布數量異常報警信號，當存在微處理器輸出的運行效率小于等于預定最小運行效率時，發出織機運行狀態異常報警信號，當加法器輸出的各類人群的當前數量中的外來人員數量非零時，發出外人入侵報警信號；其中，所述無線通信接口與所述計算機控制設備連接，以無線發送所述織機織布數量異常報警信號、所述織機運行狀態異常報警信號或所述外人入侵報警信號，還用于無線接收紡織車間管理平臺發送的控制信號。

更具體地，在所述紡織車間實時數據采集系統中，所述數據采集系統還包括：供電電源，與所述計算機控制設備連接，用于在所述計算機控制設備的控制下為所述數據采集系統內除了所述供電電源以外的電子設備提供電源供應。

更具體地，在所述紡織車間實時數據采集系統中，所述無線通信接口為GPRS移動通信接口、3G移動通信接口或4G移動通信接口中的一種。

更具體地，在所述紡織車間實時數據采集系統中，所述圖像采集單元、所述預處理單元、所述人員分割單元和所述模板匹配單元分別采用不同的FPGA芯片來實現。

更具體地，在所述紡織車間實時數據采集系統中，所述無線通信接口還將加法器輸出的各類人群的當前數量轉發給紡織車間管理平臺。

更具體地，在所述紡織車間實時數據采集系統中，所述數據采集系統還包括：液晶顯示屏，與所述計算機控制設備連接，用于實時顯示與所述織機織布數量異常報警信號、所述織機運行狀態異常報警信號或所述外人入侵報警信號分別對應的警示文字，還用于實時顯示加法器輸出的各類人群的當前數量。

附圖說明

以下將結合附圖對本發明的實施方案進行描述，其中：

圖1為根據本發明實施方案示出的紡織車間實時數據采集系統的結構方框圖。

圖2為根據本發明實施方案示出的紡織車間實時數據采集系統的產量采集設備的結構方框圖。

具體實施方式

下面將參照附圖對本發明的紡織車間實時數據采集系統的實施方案進行詳細說明。

紡機，又稱紡織機器，是把天然纖維或化學纖維加工成為紡織品所需要的各種機械設備。廣義的紡織機械還包括生產化學纖維的化工機械。紡織機械是紡織工業的生產手段和物質基礎，其技術水平、質量和制造成本，直接關系到紡織工業的發展。

生產化學纖維的機械雖然包括多種化工機械，現被認為是紡織機械的延伸，屬廣義的紡織機械。把棉、麻、絲、毛等不同的纖維加工成紡織品所需要的工序不盡相同，有的完全不同，所以需要的機器也各式各樣，種類繁多。

紡織機械通常按生產過程分類，計有：紡紗設備、織造設備、印染設備、整理設備、化學纖維抽絲設備、繅絲設備和無紡織布設備。紡紗設備又分為加工短纖維和加工長纖維兩類。棉和棉型化纖屬短纖維類，毛、麻、絹及其混紡化纖屬長纖維類。兩類纖維的加工工序不同，設備也不能通用，只不過某些機器的設計原理相近。即使同一類設備，機器的結構也相類似，但由于原料的性質和對織物的最終要求不同，一般也不能通用。

由于紡機對紡織品生產的重要性，因此，大多紡織車間都對紡機定制了數據采集系統，以確定紡機是否正常工作，但現有技術中的紡機數據采集系統采集對象分散，沒有進行所有紡機的統一采集布局，也沒有與人員種類、數量采集系統相結合，采集數據精度也一般。

本發明的紡織車間實時數據采集系統，將每一個產量采集設備設置在一臺織機上，用于采集對應織機的生產布長，每一個運行效率采集設備設置在一臺織機上，用于采集對應織機的運行效率，同時采用圖像采集識別技術作為紡織車間內部人員種類數量采集的重要手段，使得數據采集覆蓋面更廣泛、數據更準確。

圖1為根據本發明實施方案示出的紡織車間實時數據采集系統的結構方框圖，所述數據采集系統包括：人員信息采集設備2、計算機控制設備1、多個產量采集設備3和多個運行效率采集設備4，所述人員信息采集設備2用于采集紡織車間內各類人群的當前數量，每一個產量采集設備3設置在一臺織機上，用于采集對應織機的生產布長，每一個運行效率采集設備4設置在一臺織機上，用于采集對應織機的運行效率，所述計算機控制設備1與所述人員信息采集設備2、所述多個產量采集設備3和所述多個運行效率采集設備4分別連接，基于所述人員信息采集設備2、所述多個產量采集設備3和所述多個運行效率采集設備4的采集結果確定報警策略，其中，多個產量采集設備3的數量為n個，多個運行效率采集設備4的數量為m個，n和m皆為大于1的自然數。

接著，繼續對本發明的紡織車間實時數據采集系統的具體結構進行進一步的說明。

所述數據采集系統還包括：無線通信接口，與遠端的紡織車間管理平臺通過無線通信鏈路實現數據收發。

所述數據采集系統還包括：U盤通信接口，用于插入外部U盤，接收所述外部U盤內置的各類人群的圖像模板，所述各類人群的圖像模板為對穿有所述紡織車間的不同類別預設衣裝的操作人員拍攝所得圖像進行模板化處理后獲得，用于識別紡織車間內的不同類別的操作人員。

所述數據采集系統還包括：存儲器，與所述U盤通信接口連接，以接收所述各類人群的圖像模板，還用于存儲預設織機緯密、人員上限灰度閾值、人員下限灰度閾值、預定最少布長閾值和預定最小運行效率，所述人員上限灰度閾值和所述人員下限灰度閾值用于將圖像中的操作人員和背景分離。

如圖2所示，每一個產量采集設備3與所述存儲器連接，包括打緯次數采集器6、第一計時器7和運算邏輯器件5，所述打緯次數采集器6用于采集對應織機的打緯次數，所述第一計時器5用于為所述每一個產量采集設備3的布長采集實時計時，所述運算邏輯器件5與所述存儲器、所述打緯次數采集器6和所述第一計時器7分別連接，計算對應織機每小時的生產布長，所述對應織機每小時的生產布長為預設織機緯密與對應織機每小時的打緯次數的乘積。

每一個運行效率采集設備4包括經停次數采集器、緯停次數采集器、第二計時器和微處理器，所述經停次數采集器用于采集對應織機的經停次數，所述緯停次數采集器用于采集對應織機的緯停次數，所述第二計時器用于為所述每一個運行效率采集設備4的運行效率采集實時計時，所述微處理器與所述經停次數采集器、所述緯停次數采集器和所述第二計時器分別連接，基于每小時的對應織機的經停次數和緯停次數計算對應織機的運行效率。

所述人員信息采集設備2包括多個圖像識別器和一個加法器，每一個圖像識別器位于所述紡織車間的不同角落位置上方，用于采集負責區域內的各類人群的當前數量。

每一個圖像識別器包括圖像采集單元、預處理單元、人員分割單元和模板匹配單元，所述圖像采集單元用于采集其所在圖像識別器的負責區域內的區域圖像，所述預處理單元與所述圖像采集單元連接，用于對所述區域圖像按順序依次執行灰度化和自適應遞歸濾波處理，以輸出濾波后的圖像，所述人員分割單元與所述存儲器和所述預處理單元分別連接，以將濾波后的圖像中灰度值在所述人員上限灰度閾值和所述人員下限灰度閾值之間的像素識別并組成多個人員子圖像，所述模板匹配單元與所述存儲器和所述人員分割單元分別連接，以將每一個人員子圖像與所述各類人群的圖像模板逐一匹配，匹配成功則確定所述每一個人員子圖像對應的人員類型，匹配失敗則確定所述每一個人員子圖像對應的是外來人員，所述加法器與每一個圖像識別器的模板匹配單元連接，累計各類人群的當前數量，所述各類人群包括外來人員和不同類別的操作人員。

所述計算機控制設備1與存儲器、每一個產量采集設備3的運算邏輯器件5、每一個運行效率采集設備4的微處理器和加法器分別連接，當存在運算邏輯器件5輸出的生產布長小于等于預定最少布長閾值時，發出織機織布數量異常報警信號，當存在微處理器輸出的運行效率小于等于預定最小運行效率時，發出織機運行狀態異常報警信號，當加法器輸出的各類人群的當前數量中的外來人員數量非零時，發出外人入侵報警信號。

其中，所述無線通信接口與所述計算機控制設備1連接，以無線發送所述織機織布數量異常報警信號、所述織機運行狀態異常報警信號或所述外人入侵報警信號，還用于無線接收紡織車間管理平臺發送的控制信號。

其中，所述數據采集系統還可以包括：供電電源，與所述計算機控制設備1連接，用于在所述計算機控制設備1的控制下為所述數據采集系統內除了所述供電電源以外的電子設備提供電源供應，所述無線通信接口可選用GPRS移動通信接口、3G移動通信接口或4G移動通信接口中的一種，所述圖像采集單元、所述預處理單元、所述人員分割單元和所述模板匹配單元分別采用不同的FPGA芯片來實現，所述無線通信接口還可以將加法器輸出的各類人群的當前數量轉發給紡織車間管理平臺，所述數據采集系統還可以包括：液晶顯示屏，與所述計算機控制設備1連接，用于實時顯示與所述織機織布數量異常報警信號、所述織機運行狀態異常報警信號或所述外人入侵報警信號分別對應的警示文字，還用于實時顯示加法器輸出的各類人群的當前數量。

另外，從應用上分，紡織機械制造業分為兩類：一類是制造整臺機器的，另一類是制造專用零配件的(如錠子、搖架、鋼領、鋼絲圈、織針、針布、綜絲、停經片等)。制造整臺的紡織機械廠專用設備占全廠設備的比例不大，因此在一定條件下可以變換品種生產其他機械。制造專用零配件的工廠專用設備、專用流水線的比例較大(特別是織針、針布)，變換品種比較困難。

在各加工工種中，鑄工比例在逐步縮小，冷沖壓、磨削、電鍍、拋光等所占比重在逐步增加。數控機床、多工位自動機床局部取代專用機床，使生產的適應性、靈活性增強。紡織機械的工藝性強，結構復雜、零件多，在出廠前都需要進行預裝配或部分裝配，然后進行生產試驗或局部生產試驗，以保證機器質量符合要求。紡織機械廠均設有設備完善的試驗部門。紡織機械的零件種類繁多，如雙針筒圓襪機零件達1200-1500種，零件的加工工序多道多樣。如果一個工廠同時生產多種機器，則需妥善安排零件的生產節奏和前后銜接，保證最終在裝配線上能如期提供整臺機裝配所需的零件品種和數量。

現代的紡織機械業多采用計算機、系統工程等新的管理手段和方法管理企業。紡織機械業與其他許多工業部門是相互依存和相互促進的。例如制造織針的鋼材要求有較好的延伸性、韌性、必要的硬度、剛性和彈性，這就需要冶金工業為之冶煉軋制專用的鋼材。紡織機械配套需要電機工業提供特殊功能的電動機，如力矩電機、步進電機；高起動轉矩、高工作時間率、能耐受惡劣環境的紡織專用電機；調速性能良好的直流電機、變頻電機等。要求電子電器工業提供經得起每年8000小時連續運轉的優質元件和較復雜的自動控制裝置和微處理機、微計算機。需要石油化學工業提供長期浸泡在潤滑油脂中不變性變形并優于有色金屬的耐油合成樹脂，用以制造傳動件、軸承和密封件等；還需要各種性能優良的工程塑料、增強塑料代替資源日益短缺的木材，或代替金屬以減輕重量和慣性、提高抗腐蝕性、抗磨耗等性能。需要橡膠工業提供各種傳動帶、皮輥包覆材料、皮圈、各種緩沖零件等，還需要其他機械工業提供通用減速器、通用傳動件、通用離合器、聯軸節、制動器等機械零件。

此外，為滿足航天技術、汽車工業、兵器工業需要發展起來的新技術、新材料、新結構，如高精度、高轉速滾動軸承、碳纖維增強塑料、微型壓縮空氣管路和閥件、液力轉矩變換器、液力傳動和射流技術等，也開始用于紡織機械以促進其高速化、高效化。

采用本發明的紡織車間實時數據采集系統，針對現有紡織車間數據采集系統缺乏統一的機器、人員信息采集平臺且采集精度不高的技術問題，為每一臺織機設置一個專用產量采集設備和一個專用運行效率采集設備，用于實時采集對應織機的生產布長和運行效率，同時，有針對性的圖像采集識別技術的應用，幫助紡織車間管理者快速獲得紡織車間內部不同種類人群的數量，提高了紡織車間數據采集的效率和準確性。

可以理解的是，雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發明。對于任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。